Pouštění balónů

Pouštění balónů zdánlivě nesouvisí s radioamatérskou činností, nicméně, abychom věděli kde takový vypuštěný balón je, kudy letí a kam má asi namířeno, tak je potřeba aby vysílal svoji pozici, souřadnice a nadmořskou výšku - a k tomu slouží vysílačka, sice miniaturní, ale přeci jen vysílačka. Navíc radioamatérská činnost je tak trošku o počasí, protože radiové vlny jsou ovlivňovány počasím, denní dobou, roční dobou atd. Tedy pouštění balónů není až tak daleko od radioamatérštiny :-)

(zdroj obrázku: web https://earthhow.com/stratosphere/)

Balóny které pouštíme mají různé názvy, někdo říká prostě balón, jinde se říká meteo-balón nebo meteorologický balón, jinde zase sonda nebo meteo-sonda. Také se tyto balóny označují jako picoBalloon nebo High-altitude balloon. V zásadě se vždy jedná o nějakou elektroniku, která obsahuje vysílač a různá měřicí čidla a ta je zavěšená na balónu (nebo spíše balónku) naplněném héliem.

A o co při pouštění takového balónu jde? Snažíme se, aby námi poslaný blón letěl co nejdéle, aby ideálně (několikrát) obletěl planetu zemi - je třeba aby se balón dostal do určité výšky (několik tisíc metrů nad hladinu moře) v té výšce setrval a poháněn větrem aby upaloval kolem dokola naší planety - při tom, aby vysílal neustále signál o své poloze (GPS) a nadmořské výšce a také např. teplotu nebo tlak a různé další veličiny. K tomu aby balón vydržel vysílat požadované údaje a "neztatil" se, musí mít zajištěný zdroj elektrické energie - na to je ideální solární článek, protože baterie je moc těžká, drahá (musí vydržet extrémní tepoty pod nulou) a má omezenou kapacitu.

Tedy na základě výše uvedeného je jasné, že elektronika pověšená na balón musí být co nejlehčí, čím lehčí je elektronika, tím méně je třeba hélia (hélium není zadarmo) a čím méně je třeba hélia tím obyčejnější může být balón (resp. balónek). Ohledně použitého materiálu na balón musím zmínit, že nejde použít jen tak kdejaký balón, hélium je hodně řídký plyn a proto uchází, prostě projde materiálem balónu, ten balón by měl být z materiálu (guma, fólie), který pokud možno nepropustí žádný plyn (a nebo minimum plynu) ven. Zároveň hélium se ve vyšší nadmořské výšce začne rozpínat, zvětšovat svůj objem, takže balón musí být dostatečně veliký aby se tam hélium které se roztáhne vešlo a nebo se musí materiál balónu také rozpínat (ale nesmí prasknout).

První pokusy s balónem, kterých jsem se já osobně účastnil, byli v rámci akce Zážitkový víkend Českého radioklubu pro děti od 10ti do 15ti let, tam je pouštění balónu veliká atrakce. Pouštění balónů tam měl na starost Martin OK1MDX, posílala se přeprogramovaná meteo-sonda Vaisala, kterou vypouští pravidelně Český hydrometeorologický ústav a sleduje proudy na našem území - takovou sondu sbírají nadšenci a pak nám ji s láskou (za pivo, tatranku nebo jen pro radost) poskytnou a my ji přeprogramujeme. Sondu tedy máme většinou zadarmo, jenže jsou do ní potřeba dvě speciální tužkové baterie, které vydrží teploty hluboko pod nulou (-40 st.) a sonda je pak i s baterkama velmi těžká a tím pádem je potřeba více hélia a tím pádem větší balón - navíc baterie v sondě vydrží dva, tři, možná čtyři dny, ale to je málo aby balón obletěl zeměkouli.

(obrázek sondy Vaisala - půjčený z internetu zatím)

S Martinem OK1MDX, Fabienem OK1GAL a spoustou dalších jsme postupně poslali několik balónů pod značkou radioklubu OK1OMG - zkoušeli jsme si vařit vlastní fólii na balón (to umí nejlépe především holky), zkoušeli jsme různé gumové balóny z číny, zkoušeli jsme jeden veliký balón, dva nebo i tři současně, prostě různé pokusy - letělo to někdy do vedlejší vsi, někdy do Polska, do Slovinska a jednou dokonce asi až do Afriky - nicméně, problém je v elektronice, používali jsme těžkou sondu s těžkými bariemi - a tím pádem bylo potřeba poměrně dost hélia, aby se to celé zvedlo a letělo.

Sonda Vaisala vysílá na určité frekvenci a signál ze sondy (tedy z balónu který vypustíme) zachycují dobrovolníci, kterých je v Evropě dost, ale mimo Evropu už méně, v odlehlých částech světa žádní a signál ze sondy Vaisala doletí sto, dvěstě, možná třista kilometrů, ale o moc dál už ne. Bylo tedy třeba najít jinou "sondu", resp. elektroniku, která bude vysílat jiným systémem, sledovatelným na tisíce kilometrů.

Po pátrání po lehčí elektronice jsme se nakonec dostali k projektu Traquito, což je velmi malá a lehká elektronika, doplněná solárními články, která vysílá v pásmu 20m systémem WSPR (funguje na tisíce kilometrů). Pro provoz takové sondy nejsou potřeba baterie, stačí malý balón a minimum hélia. Elektronika, solární články a balón tak vyjdou na cca 420 Kč za jedno vypuštění - k tomu už je potřeba jen hélium, kterého je třeba minimum.

(zdroj brázku: github projektu traquito)

(zdroj brázku: github projektu traquito)

(balón 36" / 91.5 cm - zdroj obrázku: aliexpress.com)

Elektroniku (osazenou) pro projekt Traquito je třeba objednat od JLCPCB (dodání cca 14 dní), k tomu je třeba objednat solární články na Amazonu a nakonec balóny na Aliexpressu. To vše se musí připravit, sletovat a hlavně to celé pak přijde nasadit na Raspberry Pico, což je vlastně mozek celého toho zařízení (RPi Pico se dá koupit za směšné peníze u nás u rpishop.cz). Celá sestava jedné elektroniky včetně solárních panelů a včetně 36" foliového balónu by se měla pohybovat v cenové relaci 420 Kč (08/2023) - jediné co není započteno je kousek drátku (anténa) a hélium. Je třeba počítat s tím, že peníze do balónu vložené prostě pustíme do vzduchu a už je nikdy neuvidíme - jednoduše o ně přijdeme.

Objednal jsem první sérii na 15 kusů Traquito elektroniky (resp. nejdřív jen nedostatkové součástky u https://jlcpcb.com/) v červenci 2023. Uvidíme jak rychle se podaří zkombinovat první sadu pro poslání. Vysílat budeme standartem systému WSPR na 20m (takže to bude slyšitelné narozdíl od meteo-sond po celém světě).

Až se mě podaří sestrojit a ideálně poslat první Traquito do oblak, dopíšu zbytek článku, případně jej budu aktualizovat průběžně ...

... aktualizace 5.9.2023, z objednávky už chybí jen solární panely, ale už jsou na letišti v Praze, předpokládám, že na začátku příštího týdne nejdéle budou u mě. Další víkend bych pak rád na akci "Zážitkový víkend s ČRK pro děti" odeslal první Traquito balón ...

... aktualizace 18.9.2023, v sobotu 16tého jsem na akci ČRK s pomocí Vaška OK1VKV dali dohromady první solární napájení, pak jsem naprogramoval elektroniku (tracker) a nakonec spojil se solárním systémem. Martin OK1MDX a Vincent OK1VIN připravili anténu (2 kusy měděného drátu 0.2m s pájitelnou izolací - 2x 5m) a pak jsem to společně šli poslat (večer po tmě). Druhý den ráno zhruba v 8:30 našeho času se tento balón ozval poprvé nad Maďarskem, letěl přes Srbsko, pak se odmlčel a dnes ráno se opět ozval mezi Tureckem a Řeckem. Pořád se drží ve výšce cca 8000m. Sledovat ho je možné v systému Traquito zde.

První sestavený vlastní tracker Traquito včetně smotaných anténních drátů

První poslaný balón v systému Traquito pod značkou OK1OMG, kanál 252 (stav 18.9.2023)

Tak tohle přišlo z číny postupně ...

A takhle pak vypadá jedna sada, která se musí sletovat (chybí už je solární panely)

Odkazy spojené s balóny:

SDR dongle pro sledování Traquito (jen pro testování, pro pouštění balónu není nutný):
amazon.com

Plošné spoje a osazování pro protypování:
jlcpcb.com

Amazon - solární panely (100ks):
amazon.com

aliexpress.com - solární panely (100ks) - podobné jako amazon, ale zatím neodzkoušené!!! (doplním později zkušenost/funkčnost)
aliexpress.com

Fóliový balón (velikost 36") vyzkoušený a doporučený pro hélium:
aliexpress.com

RPi PICO:
rpishop.cz

Sledování balónů online:
amateur.sondehub.org

Projekt Traquito:
https://traquito.github.io/

Programování sondy Vaisala speciálním firmwarem:
vaisala firmware
vaisala connector